DE102020100180A1 - Immunochemical device and lateral flow immunoassay method for the determination of pharmaceutical residues and impurities in breast milk - Google Patents
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Abstract
Probenkissen für ein Lateral-Flow-Immunoassay zur Detektion einer Konzentration eines Medikaments in Muttermilch, umfassend zwei reaktionsträge Filterschichten und eine Graphenoxidschicht, wobei die Graphenoxidschicht zwischen den zwei reaktionsträgen Filterschichten gestapelt ist, und ein Lateral-Flow-Immunoassay.Sampling pad for a lateral flow immunoassay for the detection of a concentration of a drug in breast milk, comprising two inert filter layers and a graphene oxide layer, the graphene oxide layer being stacked between the two inert filter layers, and a lateral flow immunoassay.
Description
GEBIET UND HINTERGRUNDTERRITORY AND BACKGROUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lateral-Flow-Immunoassays (LFIA) zur Detektion von Pharmazeutika in Muttermilch. Sie bezieht sich zudem auf die Fett- und Proteinabreicherung von Milchproben, die einer Medikamentenrückstandsdetektion unterzogen werden.The present invention relates to lateral flow immunoassays (LFIA) for the detection of pharmaceuticals in breast milk. It also relates to the fat and protein depletion of milk samples that are subjected to drug residue detection.
Lateral-Flow-Immunoassays (auch als Dipstick-Assays bekannt) werden bei Schwangerschaftstests, Drogentests (auf der Straße) und bei der Getränketestung verwendet. Die benutzten Grundsubstanzen bei diesen Anwendungen sind wässrig. Muttermilch ist im Gegensatz zu üblicherweise analysierten Grundsubstanzen reich an Fett und Proteinen. Daher sind herkömmlich konfigurierte Lateral-Flow-Immunoassays nicht anwendbar.Lateral flow immunoassays (also known as dipstick assays) are used in pregnancy tests, drug tests (on the street), and beverage testing. The basic substances used in these applications are aqueous. In contrast to the basic substances that are usually analyzed, breast milk is rich in fat and proteins. Conventionally configured lateral flow immunoassays are therefore not applicable.
KURZE ZUSAMMENFASSUNGSHORT SUMMARY
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird mit einem zuvor mit Puffer behandelten Polymerschwamm eine Muttermilchprobe entnommen, die entnommene Probe wird durch Filtration durch eine Graphenoxidschicht vorbehandelt und der gesuchte Analyt wird durch einen kompetitiven LFIA, umfassend antikörperbeschichtete Goldnanopartikel als Marker auf einem Nitrocellulosestreifen, der eine Plasmabehandlung und ein Nicht-Kontakt-Spotting in den Kontroll- und Testzonen durchlaufen hat, detektiert. Erfindungsgemäß wurde dem Assay ein Probenvorbehandlungsschritt hinzugefügt. Es wird ein integriertes Probenkissen, das eine Graphenoxidschicht umfasst, vorgeschlagen. Physiologische Fluide wie beispielsweise Muttermilch, Blut Plasma, Serum, Speichel oder Urin können direkt auf die Kartusche aufgebracht werden. Die Signalauslesung wird mit einem Hand-Lesegerät oder einem Smartphone mit einer Kamera und einer Strichcodeleser-App durchgeführt. Es wurden eine Detektionsuntergrenze für Diclofenac (als beispielhaftem Analyten) in Muttermilch von 0,08 µg/l und eine Rückgewinnung von etwa 92 % belegt. Das vorgeschlagene Assay ist simpel, sensitiv, schnell und kostengünstig.According to the proposed method, a breast milk sample is taken with a polymer sponge previously treated with buffer, the taken sample is pretreated by filtration through a graphene oxide layer and the analyte is through a competitive LFIA, comprising antibody-coated gold nanoparticles as a marker on a nitrocellulose strip, which is a plasma treatment and a Has undergone non-contact spotting in the control and test zones. According to the invention, a sample pretreatment step was added to the assay. An integrated sample pad comprising a graphene oxide layer is proposed. Physiological fluids such as breast milk, blood plasma, serum, saliva or urine can be applied directly to the cartridge. The signal reading is carried out with a hand-held reader or a smartphone with a camera and a barcode reader app. A lower limit of detection for diclofenac (as an exemplary analyte) in breast milk of 0.08 µg / l and a recovery of about 92% have been proven. The proposed assay is simple, sensitive, fast and inexpensive.
FigurenlisteFigure list
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Die
1-3 stellen für die Probenaufnahme und -filtration verwendete Verbrauchsmaterialien dar.The1-3 are consumables used for sample collection and filtration. -
4 stellt unterschiedliche Muttermilchproben mit unterschiedlichem Fettgehalt dar.4th represents different breast milk samples with different fat content. -
Die
5 und6 stellen auf unterschiedlichen Typen von Filtermaterialien erhaltene Muttermilchfiltrate dar:The5 and6th represent breast milk filtrates obtained on different types of filter materials: -
5A stellt Muttermilch vor und nach Filtration durch einen Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht dar,5A represents breast milk before and after filtration through a filter with an integrated graphene oxide layer, -
5B stellt Muttermilch nach Filtration durch das Filteranalog ohne die Graphenoxidschicht dar,5B represents breast milk after filtration through the filter analog without the graphene oxide layer, -
5C stellt Muttermilch mit hohen Fett- und Proteinspiegeln nach Filtration durch den Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht dar,5C represents breast milk with high fat and protein levels after filtration through the filter with an integrated graphene oxide layer, -
5D stellt Muttermilch mit niedrigen Fett- und Proteinspiegeln nach Filtration durch einen Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht dar.5D represents breast milk with low fat and protein levels after filtration through a filter with an integrated graphene oxide layer. -
6 stellt Muttermilch mit unterschiedlichen Fett- und Proteinspiegeln nach Filtration durch den Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht dar. Der Graph in6th shows breast milk with different fat and protein levels after filtration through the filter with an integrated graphene oxide layer. The graph in -
7 stellt das UV-sichtbare Absorptionsspektrum unterschiedlicher Typen von Muttermilchproben nach Filtration mit dem vorgeschlagenen Filter auf Graphenoxidbasis dar (S1 = Probe 1R2 (niedriger Fettspiegel), S2 = Probe 1R (hoher Fettspiegel), S3 = Probe 1R (hoher Fettspiegel) in Verdünnung 1 : 50, S4 = Probe 1R2 (niedriger Fettspiegel) in Verdünnung 1 : 50).7th shows the UV-visible absorption spectrum of different types of breast milk samples after filtration with the proposed filter based on graphene oxide (S1 = sample 1R2 (low fat level), S2 = sample 1R (high fat level), S3 = sample 1R (high fat level) in dilution 1: 50, S4 = sample 1R2 (low fat level) in a 1:50 dilution). -
8A und8B stellen eine Ausführungsform einer Lateral-Flow-Immunoassay-Vorrichtung, die aus einem Teststreifen und einem Probensammler besteht, dar.8A and8B represent one embodiment of a lateral flow immunoassay device consisting of a test strip and a sample collector. -
Die
9-15 sind durch LC-MS/MS (Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektroskopie) erhaltene Chromatogramme, die das Vorliegen von Diclofenac (DCF) in allen (dotierten) Proben anzeigen (9 = Probe 1R1,10 = Probe 4.1R1,11 = Probe 2R1,12 = Probe 1R2,13 = Probe 4.2R1,14 = Probe 4.2R2,15 = Probe 61R1). Die Proben wurden wie vorgeschlagen durch einen Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht filtriert, anschließend in Milli-Q-Wasser zur Einstellung auf den relevanten Bestimmungsbereich des LC-MS/MS-Verfahrens verdünnt.The9-15 are chromatograms obtained by LC-MS / MS (liquid chromatography-tandem mass spectroscopy), which indicate the presence of diclofenac (DCF) in all (spiked) samples (9 = Sample 1R1,10 = Sample 4.1R1,11 = Sample 2R1,12th = Sample 1R2,13th = Sample 4.2R1,14th = Sample 4.2R2,15th = Sample 61R1). The samples were filtered through a filter as suggested filtered with an integrated graphene oxide layer, then diluted in Milli-Q water to adjust to the relevant determination range of the LC-MS / MS method. -
16a veranschaulicht eine Draufsicht des Teststeifens und16b eine Schnittdarstellung des Teststreifens.16a Fig. 10 illustrates a top view of the test strip and FIG16b a sectional view of the test strip. -
17 veranschaulicht schematisch die Bildung von Graphenoxid aus Graphit durch Oxidation.17th illustrates schematically the formation of graphene oxide from graphite by oxidation. -
18a stellt die vorgeschlagene Struktur von Graphenoxid (GO) dar.18a represents the proposed structure of graphene oxide (GO). -
18b stellt die vorgeschlagene Struktur der Graphenoxid (GO)-Schicht dar.18b represents the proposed structure of the graphene oxide (GO) layer. -
18c ist eine Fotografie von Graphenoxid „papier“.18c is a photograph of graphene oxide "paper". -
18d ist ein Foto eines Filters mit einer integrierten Schicht aus Graphenoxid „papier“.18d is a photo of a filter with an integrated layer of graphene oxide "paper". -
18 .1a ist ein Foto von Graphenoxidpulver.18th .1a is a photo of graphene oxide powder. -
18 .1b ist ein Foto, das einen Filter mit einem Filter auf der Basis eines integrierten Graphenoxidpulvers zwischen Filterschichten in dem Probenkissen darstellt.18th .1b is a photograph illustrating a filter with a filter based on an integrated graphene oxide powder between filter layers in the sample pad. -
19 stellt Fotografien der Nitrocellulose (NC)-Membran vor der Plasmabehandlung dar.19th represents photographs of the nitrocellulose (NC) membrane before plasma treatment. -
Die
19I und19II sind Mikroskopaufnahmen von Flecken, die durch Nicht-Kontakt-Spotting unter Verwendung eines sciFLEXARRAYER S3-Spotters (Scienion, Berlin, Deutschland) erhalten wurden, um die Test- und Kontrolllinie zu erzeugen,The19I and19II are microscopic photographs of spots obtained by non-contact spotting using a sciFLEXARRAYER S3 spotter (Scienion, Berlin, Germany) to generate the test and control line, -
die in
19III dargestellt sind. Hier wanderten Proteinmoleküle lateral in der Membran und sind in einer großen Fläche konzentriert. Dementsprechend ist die Aufnahme der Flecken und der Linien verschwommen. in the19III are shown. Here protein molecules migrated laterally in the membrane and are concentrated in a large area. Accordingly, the image of the spots and lines is blurred. -
20 stellt Fotografien der NC-Membran nach der Plasmabehandlung dar.20th represents photographs of the NC membrane after plasma treatment. -
20I und20II sind Mikroskopaufnahmen von Flecken, die durch Nicht-Kontakt-Spotting unter Verwendung des sciFLEXARRAYER S3-Spotters erhalten wurden, um die Test- und Kontrolllinie zu erzeugen,20I and20II are microscopic photographs of spots obtained by non-contact spotting using the sciFLEXARRAYER S3 spotter to generate the test and control line, -
die in
20III dargestellt sind. Die Plasmabehandlung erhöhte die Bindungskapazität der Membran und die Proteine sind in einer schmaleren Fläche konzentriert, was in sehr scharfen Linien resultiert.in the20III are shown. The plasma treatment increased the binding capacity of the membrane and the proteins are concentrated in a narrower area, which results in very sharp lines. -
21 (Einfügung) stellt ein Foto von LFIA-Streifen (Goldnanopartikel als Markierungen), die mit verschiedenen Konzentrationen von Diclofenac (DCF) erhalten wurden, dar.21 (Inset) represents a photo of LFIA strips (gold nanoparticles as markers) obtained with different concentrations of diclofenac (DCF). -
21 (Graph) stellt die interpolierte Eichkurve des Assays dar, wobei die Signale mit dem Chembio-Diagnostics-LFIA-Lesegerät gelesen wurden. Die Kurve resultiert aus der Plot-Intensität der T-Linie gegen den logarithmischen Wert der DCF-Konzentration. Die Fehlerbalken sind Standardabweichungen von drei unabhängigen Messungen.21 (Graph) represents the interpolated calibration curve of the assay, the signals being read with the Chembio Diagnostics LFIA reader. The curve results from the plot intensity of the T line against the logarithmic value of the DCF concentration. The error bars are standard deviations from three independent measurements. -
22 (Einfügung) stellt ein Foto von LFIA-Streifen (Latexpartikel als Markierungen), die mit verschiedenen Konzentrationen von Diclofenac (DCF) erhalten wurden, dar.22nd (Inset) represents a photograph of LFIA strips (latex particles as markings) obtained with different concentrations of diclofenac (DCF). -
22 (Graph) stellt die interpolierte Eichkurve des Assays dar, wobei die Signale mit dem Chembio-Diagnostics-LFIA-Lesegerät gelesen wurden. Die Kurve resultiert aus der Plot-Intensität der T-Linie gegen den logarithmischen Wert der DCF-Konzentration. Die Fehlerbalken sind Standardabweichungen von drei unabhängigen Messungen.22nd (Graph) represents the interpolated calibration curve of the assay, the signals being read with the Chembio Diagnostics LFIA reader. The curve results from the plot intensity of the T line against the logarithmic value of the DCF concentration. The error bars are standard deviations from three independent measurements. -
23 stellt eine Ausführungsform eines Multiplex-LFIA-Streifens in einer drei T-Linien für unterschiedliche Antibiotika (Klassen: Makrolide, Fluorchinolone, Penicilline) umfassenden Kassette dar.23 represents an embodiment of a multiplex LFIA strip in a cassette comprising three T-lines for different antibiotics (classes: macrolides, fluoroquinolones, penicillins). -
24 stellt Bestandteile eines Kits zum Durchführen eines LFIA zur Analyse von pharmazeutischen Rückständen in Muttermilch dar. Es umfasst einen Polymerschwamm an einem Griff zur Muttermilchprobenaufnahme, einen Filter mit einer integrierten Graphenoxidschicht zusammen mit einem Kolben, die für die Präparation der Schicht notwendig sind, und eine Probendurchstechflasche zum Entnehmen des Filtrats. Ein weiterer Bestandteil ist der Teststreifen in seinem Gehäuse (Kassette), das hier dargestellt ist als: Doppelkassette für die parallele Analyse von 2 Proben für 1 Verbindung oder von 1 Probe für 2 Verbindungen (links); Kassette mit 3 T-Zonen, um die Analyse von 1 Probe für 3 Verbindungen zu erlauben (rechts).24 represents components of a kit for performing an LFIA for the analysis of pharmaceutical residues in breast milk. It comprises a polymer sponge on a handle for taking breast milk samples, a filter with an integrated graphene oxide layer together with a plunger, which are necessary for the preparation of the layer, and a sample vial to remove the filtrate. Another component is the test strip in its housing (cassette), which is shown here as: double cassette for the parallel analysis of 2 samples for 1 compound or 1 sample for 2 compounds (left); Cassette with 3 T-zones to allow the analysis of 1 sample for 3 compounds (right).
Insbesondere stellt
Die Tabelle unten stellt Details der Proben dar, die
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Probenkissen für einen Lateral-Flow-Immunoassay (LFIA) vorgeschlagen. Das Probenkissen ist für die Auftrennung eines Medikamentenrückstands von den Hauptbestandteilen der Grundsubstanz in einem Körperflüssigkeit wie beispielsweise Muttermilch, Blut, Plasma, Speichel und Urin angepasst. Es umfasst zwei reaktionsträge Filterschichten und eine Graphenoxidschicht, die zwischen den zwei reaktionsträgen Filterschichten gestapelt ist.According to one embodiment, a sample pad for a lateral flow immunoassay (LFIA) is proposed. The sample pad is used to separate a drug residue from the main components of the basic substance in a body fluid such as breast milk, blood, plasma, saliva and urine adjusted. It includes two inert filter layers and a graphene oxide layer stacked between the two inert filter layers.
Vorteilhafterweise erlaubt der entstandene Filterstapel, die Fett- und/oder Proteinlast einer Probe ohne Verlust des Analyten sicher zu entfernen. Daher ermöglicht das Probenkissen selbst einem nicht geschulten Benutzer, eine frisch erhaltene Probe z. B. einer Körperflüssigkeit ohne eine Probenvorbehandlung sicher auf eine LFIA-Vorrichtung aufzubringen.The resulting filter stack advantageously allows the fat and / or protein load of a sample to be safely removed without losing the analyte. Therefore, the sample pad enables even an untrained user to take a freshly received sample e.g. B. safely apply a body fluid to an LFIA device without sample pretreatment.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die zwei reaktionsträgen Schichten ein mikrofasriges Glas, umfassend Poren einer Größe von 0,5-2 µm, insbesondere 1,0-1,2 µm.According to one embodiment, the two inert layers comprise a microfiber glass comprising pores with a size of 0.5-2 μm, in particular 1.0-1.2 μm.
Glasmikrofasern finden aufgrund ihrer Reaktionsträgheit und guten Strömungseigenschaften (Blasenpunkt) breite Anwendung für Filtrationszwecke.Due to their inertia and good flow properties (bubble point), glass microfibers are widely used for filtration purposes.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Graphenoxidschicht ausgewählt aus der Liste, bestehend aus: einem Graphenoxidpapier, bestehend aus mehreren Graphenoxidnanolagen, und einem Graphenoxidpulver, umfassend Flocken, die aus mehreren Graphenoxidnanolagen bestehen.According to one embodiment, the graphene oxide layer is selected from the list consisting of: a graphene oxide paper consisting of a plurality of graphene oxide nanolayers, and a graphene oxide powder comprising flakes consisting of a plurality of graphene oxide nanolayers.
Gemäß einer Ausführungsform hat sich Graphenoxid als gutes Absorbens für Fette und Proteine (Albumin und Immunglobuline), die z. B. in Muttermilch vorhanden sind, erwiesen, ohne die Konzentration des Modellmedikaments Diclofenac (DCF) zu verändern.According to one embodiment, graphene oxide has proven to be a good absorbent for fats and proteins (albumin and immunoglobulins), which z. B. are present in breast milk, without changing the concentration of the model drug diclofenac (DCF).
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Verwendung eines eine Graphenoxidschicht umfassenden Probenkissens für die Behandlung einer ein physiologisches Fluid umfassenden Probe unmittelbar vor der Analyse durch Entfernung von Fett und/oder Protein aus der Probe vorgeschlagen, wobei das physiologische Fluid ausgewählt ist aus der Liste, bestehend aus: einer Muttermilch, einem Plasma, einem Serum, einem Speichel, einem Urin und Vollblut.According to one embodiment, a use of a sample cushion comprising a graphene oxide layer is proposed for the treatment of a sample comprising a physiological fluid immediately before the analysis by removing fat and / or protein from the sample, the physiological fluid being selected from the list consisting of: breast milk, plasma, serum, saliva, urine and whole blood.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt ein Volumen der Probe 10-100 µl, vorzugsweise 25-75 µl, insbesondere etwa 50 µl (d. h. einen Tropfen), wobei eine Fettlast der LFIA-Probe von bis zu 10 %, typischerweise 4,4 %, die Detektion eines Analyten, z. B. eines Medikaments wie beispielweise DCF, in der Probe, z. B. Muttermilch, nicht beeinträchtigt.According to one embodiment, a volume of the sample is 10-100 μl, preferably 25-75 μl, in particular about 50 μl (ie one drop), with a fat load of the LFIA sample of up to 10%, typically 4.4%, the detection an analyte, e.g. B. a drug such as DCF, in the sample, e.g. B. breast milk, not affected.
Vorteilhafterweise können bis zu 250 µl der Originalprobe auf das vorgeschlagene Probenkissen gegeben werden.Advantageously, up to 250 µl of the original sample can be placed on the suggested sample pad.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Dicke der einen Graphenoxidschicht zwischen 15-20 µm gemäß AFM (Graphenoxidnanolagen) und ein Graphenoxidpulver umfasst Flocken, die aus mehreren Graphenoxidnanolagen zwischen 0,5-0,8 mm bestehen.According to one embodiment, the thickness of one graphene oxide layer is between 15-20 μm according to AFM (graphene oxide nano-layers) and a graphene oxide powder comprises flakes which consist of several graphene oxide nano-layers between 0.5-0.8 mm.
Vorteilhafterweise verzögert solch eine dünne Schicht den stetigen Flüssigkeitsstrom entlang des LFIA-Streifens nicht, sondern entfernt wirksam damit einhergehendes Fett und Protein aus der aufgebrachten Probe.Advantageously, such a thin layer does not delay the steady flow of liquid along the LFIA strip, but effectively removes associated fat and protein from the applied sample.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Lateral-Flow-Immunoassay zur Detektion eines Analyten vorgeschlagen, wobei der Analyt ein Medikament und/oder einen Medikamentenrückstand in einem physiologischen Fluid umfasst und das Lateral-Flow-Immunoassay die Filtration der Probe durch eine Graphenoxidschicht umfasst, wobei die Graphenoxidschicht mit dem Probenkissen eines Lateral-Flow-Immunoassay-Streifens angeordnet ist.According to one embodiment, a lateral flow immunoassay for the detection of an analyte is proposed, the analyte comprising a drug and / or a drug residue in a physiological fluid and the lateral flow immunoassay comprising the filtration of the sample through a graphene oxide layer, the graphene oxide layer is arranged with the sample pad of a lateral flow immunoassay strip.
Vorteilhafterweise erlaubt ein solcher LFIA eine einfache Detektion von Analyten in physiologischen Fluiden durch nicht geschultes Personal, insbesondere durch einen Laien, „vor Ort“ (am Krankenbett, auf der Straße).Such an LFIA advantageously allows a simple detection of analytes in physiological fluids by untrained personnel, in particular by a layperson, “on site” (at the bedside, on the street).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Graphenoxidschicht ausgewählt aus der Liste, bestehend aus: einem Graphenoxidpapier, bestehend aus mehreren Graphenoxidnanolagen, und einem Graphenoxidpulver, umfassend Flocken, die aus mehreren Graphenoxidnanolagen bestehen.According to one embodiment, the graphene oxide layer is selected from the list consisting of: a graphene oxide paper consisting of a plurality of graphene oxide nano-layers, and a graphene oxide powder comprising flakes consisting of a plurality of graphene oxide nano-layers.
Vorteilhafterweise sind diese Materialien im Handel erhältlich oder lassen sich leicht präparieren, z.B. aus Graphit durch Oxidation (vgl.
Gemäß einer Ausführungsform sind das Medikament und der Medikamentenrückstand ausgewählt aus der Liste, bestehend aus: Carbamazepin (CBZ), Koffein (CAF), Cholesterin, Diclofenac (DCF), Isolithocholsäure (ILA), Kreatinin, Cotinin, Atenolol, Bisoprolol, Metoprolol, Carvedilol, Celiprolol, Esmolol, Labetalol, Levobunolol, Metipranolol, Diazepam, Dihydrocodein, Doxepin, Ibuprofen, Methadon, Metoprolol, Morphin, Diazepam, Oxazepam, Primidon, Gentamicin, Sotalol und Tonalid, Kokain, Benzoylecgonin, THC, MDMA, Herbiziden (Glyphosat, Atrazin, Metolachlor), Pestiziden (Carbofuran, Carbaryl), Imidacloprid, Fenitrothion, Clenbuterol, einem Phthalatester, einer poly- oder perfluorierten Alkylsubstanz (PFAS), einem Bisphenol, einem antibiotischen Penicillinanalog, Sulfonamid, Tetracyclinanalog, Fluorchinolonanalog, Makrolidanalog, β-Lactam, einem Alkaloid und anderen (z. B. Florfenicol, Chloramphenicol, Lincomycin).According to one embodiment, the medicament and the medicament residue are selected from the list consisting of: carbamazepine (CBZ), caffeine (CAF), cholesterol, diclofenac (DCF), isolithocholic acid (ILA), creatinine, cotinine, atenolol, bisoprolol, metoprolol, carvedilol , Celiprolol, esmolol, labetalol, levobunolol, metipranolol, diazepam, dihydrocodeine, doxepin, ibuprofen, methadone, metoprolol, morphine, diazepam, oxazepam, primidone, gentamicin, sotalol and tonalide, cocaine, benzoylecgonine, herbicide, (MD) , Metolachlor), pesticides (carbofuran, carbaryl), imidacloprid, fenitrothion, clenbuterol, a phthalate ester, a poly- or perfluorinated alkyl substance (PFAS), a bisphenol, an antibiotic penicillin analog, sulfonamide, tetracycline analog, a macrolidone analog, fluoroquinolidone analog Alkaloid and others (e.g. flfenicol, chloramphenicol, lincomycin).
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Lateral-Flow-Immunoassay-Vorrichtung vorgeschlagen, die ein Probenkissen umfasst, wobei das Probenkissen eine Graphenoxidschicht umfasst.According to one embodiment, a lateral flow immunoassay device is proposed which comprises a sample pad, the sample pad comprising a graphene oxide layer.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, das eine Unterseite und eine obere Abdeckung aufweist, wobei die obere Abdeckung mindestens zwei Öffnungen aufweist, die über einer dünnen Schicht oder über einer Membran angeordnet sind, die als Streifen, d. h. als Membranstreifen, geformt ist.Advantageously, the device comprises a housing which has an underside and an upper cover, wherein the upper cover has at least two openings which are arranged over a thin layer or over a membrane which is designed as a strip, i. H. as a membrane strip.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Probenkissen von einer Gehäuseabdeckung auf einen Membranstreifen, der aus Glasfaser, Rayon, Polyester, Nylon, Cellulose, gesponnenem Polyethylen oder anderen geeigneten Materialien mit einer Größe von 5-8 mm x 18-20 mm und einer Dicke von 1-3 mm, vorzugsweise 1,5-2 mm hergestellt sein kann, gedrückt (vgl.
Vorteilhafterweise ist das den Deckel und die Unterseite umfassende Gehäuse der Vorrichtung zusammengeheftet oder verklebt. Daher kann ein eine erste Öffnung in dem Deckel umschließender Rand dauerhaft gegen einen darunter zwischen dem Deckel und der Unterseite des Gehäuses platzierten Membranstapel gedrückt werden, um einen Fluidkontakt zwischen den unterschiedlichen Schichten, d. h. dem untersten Membranstreifen und den darauf platzierten geschichteten Filterschichten, umfassend eine Graphenoxidschicht, zu sichern. Die Größe des das Graphenoxid umfassenden Probenkissens ist ausgewählt, um innerhalb der Poren des Membranstapels genügend Probe für die Medikamentendetektion durch LFIA unterzubringen.The housing of the device comprising the cover and the underside is advantageously stapled or glued together. Therefore, a rim enclosing a first opening in the lid can be permanently pressed against a membrane stack placed underneath between the lid and the underside of the housing in order to establish fluid contact between the different layers, i. H. the lowermost membrane strip and the layered filter layers, comprising a graphene oxide layer, placed thereon. The size of the sample pad comprising the graphene oxide is selected to accommodate enough sample within the pores of the membrane stack for drug detection by LFIA.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer LFIA-Vorrichtung ist in
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lateral-Flow-Immunoassay als Multiplex-Assay ausgestaltet. Dementsprechend umfasst der Nitrocellulosestreifen zusätzlich zu der Kontrolllinie (C-Linie) mindestens zwei, vorzugsweise drei, noch bevorzugter sogar vier unterschiedliche Testlinien (T-Linien), wobei jede T-Linie ein unterschiedliches Antigen umfasst. Typischerweise sind die unterschiedlichen T-Linien nacheinander entlang des Streifens (d. h. in Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem Streifen) angeordnet.According to one embodiment, the lateral flow immunoassay is designed as a multiplex assay. Accordingly, in addition to the control line (C line), the nitrocellulose strip comprises at least two, preferably three, even more preferably even four different test lines (T lines), each T line comprising a different antigen. Typically, the different T-lines are arranged one after the other along the strip (i.e. in the direction of flow of the liquid in the strip).
Vorteilhafterweise können durch Anwenden einer solchen Ausgestaltung Gruppen von unterschiedlichen Analyten kostengünstig detektiert werden, z. B. wenn IgG enthaltende polyklonale Antiseren mit insgesamt breiter Spezifität verwendet werden, was die Durchführung eines Multiplex-Lateral-Flow-Immunoassays erlaubt. Bemerkenswerterweise veränderte das für die Probenfiltration verwendete Graphenoxid die Konzentration so verschiedener Antibiotika wie Makrolide, Fluorchinolone und Penicillinen nicht (vgl.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Detektion von Medikamentenrückständen in einer Körperflüssigkeit vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Entnehmen einer Probe von typischerweise bis zu 2 ml mit einem Polymerschwamm durch Tränken des Polymerschwamms mit der Körperflüssigkeit, wobei der Polymerschwamm zuvor in einer 25 mM Boratpufferlösung behandelt worden war, wobei die Pufferlösung 0,01 M EDTA, 0,05 % Triton X-100, 0,01 % NaN3 und 0,05 % Tween 20 umfasst, und getrocknet worden war;
- - Filtrieren der entnommenen Probe durch eine Graphenoxidschicht, die entweder als „Graphene Oxide Film - Super Paper“ (www.acsmaterial.com/graphene-oxide-film-super-paper-1061. html) oder als „Single Layer Graphene Oxide Flake“, H-Verfahren (www.acsmaterial.com/single-layer-graphene-oxide-h-method-1001.html oder www.cheaptubes.com/product/single-layer-graphene-oxide-1-20um/) zwischen zwei Glasmikrofaserfiltern (z. B. 1,2 µm Porengröße, Whatman 1822-100, auf der Oberseite und 1,0 µm Porengröße, Whatman 1821-100, auf der Unterseite eines Filter-Sandwiches) bereitgestellt ist; wobei eine Dicke des Graphenoxids 15-20 µm zum Erhalten eines Filtrats beträgt, wobei das Graphenoxidpulver Flocken umfasst, die aus mehreren Graphenoxidnanolagen einer lateralen Größe zwischen 0,5-0,8 mm bestehen;
- - Durchführen eines kompetitiven Lateral-Flow-Immunoassays mit etwa 50 µl (typischerweise 1 Tropfen) des Filtrats wie im vorherigen Schritt erhalten; und
- - Bestimmen einer Menge des Medikamentenrückstands in der Probe unter Verwendung einer Eichkurve.
- - Taking a sample of typically up to 2 ml with a polymer sponge by soaking the polymer sponge with the body fluid, the polymer sponge having previously been treated in a 25 mM borate buffer solution, the buffer solution being 0.01 M EDTA, 0.05% Triton X- 100, 0.01% NaN 3 and 0.05% Tween 20 and dried;
- - Filtering the sample taken through a graphene oxide layer, which is either available as "Graphene Oxide Film - Super Paper" (www.acsmaterial.com/graphene-oxide-film-super-paper-1061. Html) or as a "Single Layer Graphene Oxide Flake", H-method (www.acsmaterial.com/single-layer-graphene-oxide-h-method-1001.html or www.cheaptubes.com/product/single-layer-graphene-oxide-1-20um/) between two glass microfiber filters (e.g., 1.2 µm pore size, Whatman 1822-100, on top and 1.0 µm pore size, Whatman 1821-100, on the bottom of a filter sandwich); wherein a thickness of the graphene oxide is 15-20 µm for obtaining a filtrate, wherein the graphene oxide powder comprises flakes consisting of a plurality of graphene oxide nanolayers of a lateral size between 0.5-0.8 mm;
- - Carrying out a competitive lateral flow immunoassay with about 50 µl (typically 1 drop) of the filtrate as obtained in the previous step; and
- - Determine an amount of drug residue in the sample using a calibration curve.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schwamm während des Aufnahmeschritts typischerweise 1-5 min mit der Körperflüssigkeit getränkt.According to one embodiment, the sponge is soaked with the body fluid typically for 1-5 minutes during the uptake step.
Vorteilhafterweise erlaubt die kurze Zeit die einfache Handhabung durch einen Laien ohne jegliche zusätzlichen Gerätschaften (z. B. Uhr oder Timer) und eine rasche Abwicklung des Tests.The short time advantageously allows simple handling by a layperson without any additional equipment (e.g. clock or timer) and rapid processing of the test.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Körperflüssigkeit Muttermilch und das Medikament, dessen Restkonzentration detektiert wird, ist ausgewählt aus Diclofenac und einem Antibiotikum, wobei das Antibiotikum aus den Klassen Makrolide, Fluorchinolone und Penicilline ausgewählt ist.According to one embodiment, the body fluid is breast milk and the drug, the residual concentration of which is detected, is selected from diclofenac and an antibiotic, the antibiotic being selected from the classes of macrolides, fluoroquinolones and penicillins.
Die nachteilige Wirkung von Diclofenac und Antibiotika auf Säuglinge ist wohlbekannt. Daher ist das Verhindern eine Intoxikation äußerst wünschenswert.The adverse effects of diclofenac and antibiotics on infants are well known. Therefore, preventing intoxication is extremely desirable.
Die Begriffe „Graphen“, „Graphenoxid“, „Graphenoxidnanolage“ und „Graphennanolage“ beschreiben zweidimensionale Kohlenstoffstrukturen und werden in der gesamten vorliegenden Patentschrift synonym verwendet.The terms “graphene”, “graphene oxide”, “graphene oxide nano-layer” and “graphene oxide” describe two-dimensional carbon structures and are used synonymously throughout the present patent specification.
Sofern nicht eindeutig gegenteilig angegeben, kann jede oben beschriebene Ausführungsform mit einer beliebigen anderen Ausführungsform oder Ausführungsformen kombiniert werden.Unless clearly stated to the contrary, each embodiment described above can be combined with any other embodiment or embodiments.
Eine ihren besten Modus beinhaltende vollständige und befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung für den Fachmann ist in der restlichen Beschreibung noch genauer dargelegt, beinhaltend eine Bezugnahme auf die dazugehörigen Figuren, die einen Teil davon bilden und in denen wir anhand von Abbildungen spezifische Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung darstellen. Es ist davon auszugehen, dass andere Ausführungsformen angewendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachstehende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.A full and enabling disclosure of the present invention, at its best mode, to those skilled in the art is set forth in the remainder of the specification, including reference to the accompanying figures, which form a part hereof, and in which we refer to specific embodiments and features of the invention by way of illustration represent. It is to be assumed that other embodiments can be applied and structural or logical changes can be made without departing from the scope of the present invention. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Für die Bestimmung pharmazeutischer Verbindungen (Medikamente) in Muttermilch verwendete Verfahren werden in Forschungslaboren oder spezialisierten klinischen Laboren verwendet. Ein gut eingeführtes instrumentelles Verfahren ist die Hochleistungsflüssigchromatografie (HPLC), insbesondere in Kombination mit Massenspektroskopie (HPLC-MS). Ihr Hauptnachteil ist jedoch die Notwendigkeit von teuren Gerätschaften und geschultem Personal. Das Verfahren ist nicht hinreichend sensitiv und robust und erfordert daher eine intensive Probenpräparation, die es kostspielig und zeitaufwendig macht. Daher ist es für das Screening einer großen Anzahl von Proben nicht geeignet und für die Verwendung unter häuslichen Bedingungen durch einen Laien, in einem ärztlichen Untersuchungsraum oder einem Apothekerlabor gänzlich ungeeignet.Methods used for the determination of pharmaceutical compounds (drugs) in breast milk are used in research laboratories or specialized clinical laboratories. A well established instrumental method is high performance liquid chromatography (HPLC), especially in combination with mass spectroscopy (HPLC-MS). However, their main disadvantage is the need for expensive equipment and trained personnel. The method is not sufficiently sensitive and robust and therefore requires intensive sample preparation, which makes it expensive and time-consuming. It is therefore unsuitable for screening a large number of samples and entirely unsuitable for use in a domestic setting by a layperson, in a medical examination room or in a pharmacist's laboratory.
LFIA, d. h. schwangerschaftstestähnliche Assays, sind aufgrund ihrer unkomplizierten Methode, niedrigen Kosten, Auswertung mit dem bloßen Auge, leichten Bedienung und kleinen Größe als Assay-Systeme für zuhause, am Krankenbett oder auf der Straße sehr wertvoll. Da jedoch Milch und insbesondere Muttermilch eine hochkomplexe Grundsubstanz mit signifikanten Mengen an Lipiden und Proteinen ist, erfordert die Bestimmung von Restspuren von Pharmazeutika und ihren Metaboliten eine umfangreiche Probenextraktion und -aufbereitung vor der Analyse. Dies verhindert ihre Analyse durch einen Laien, vor allem wenn ein präziserer Wert (und nicht nur eine Ja/Nein-Antwort) erhalten werden muss.LFIA, d. H. Pregnancy test-like assays, because of their straightforward method, low cost, naked eye evaluation, ease of use, and small size, are very valuable as assay systems for the home, bedside, or on the street. However, since milk, and especially breast milk, is a highly complex basic substance with significant amounts of lipids and proteins, the determination of residual traces of pharmaceuticals and their metabolites requires extensive sample extraction and preparation before analysis. This prevents their analysis by a layperson, especially when a more precise value (and not just a yes / no answer) is to be obtained.
Bei LFIA bewegt sich eine den gesuchten Analyten enthaltende flüssige Probe oder ihr Extrakt entlang eines Streifens einer Membran und passiert dadurch verschiedene Zonen, in denen Moleküle („Antigene“) angeheftet wurden, die mehr oder weniger spezifische Wechselwirkungen mit dem Analyten eingehen. Daher umfasst ein typisches LFIA-Format eine Oberflächenschicht, um die Probe von dem Probenkissen über das Konjugatfreisetzungskissen entlang des auf die Detektionszone treffenden Streifens zu dem Saugkissen zu transportieren. Aktuelle Membranstreifen umfassen häufig Nitrocellulose, können aber auch aus Nylon, Polyethersulfon, Polyethylen oder sogar Quarzglas gefertigt sein.In LFIA, a liquid sample containing the analyte in question or its extract moves along a strip of a membrane and thereby passes through various zones in which molecules ("antigens") have been attached that have more or less specific interactions with the analyte. Therefore, a typical LFIA format includes a surface layer to transport the sample from the sample pad via the conjugate release pad along the strip hitting the detection zone to the absorbent pad. Current membrane strips often include nitrocellulose, but can also be made from nylon, polyethersulfone, polyethylene, or even quartz glass.
Das technische Ziel der beschriebenen Ausführungsformen ist daher, ein wirksames Verfahren zur Probenvorbehandlung, insbesondere zur Fett- und Proteinabreicherung von Muttermilchproben bereitzustellen. Weiter ist es ein Ziel, zuverlässige Auswahlkriterien für ein als LFIA-Streifen geeignetes Membranmaterial und ein Verfahren zur Plasmavorbehandlung, insbesondere von Nitrocellulose, bereitzustellen. Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, ein System bereitzustellen, das ein LFIA-Kit umfasst, das aus einem Filter, der an eine Pipette zum Aufnehmen einer festen Menge der filtrierten Probe angepasst ist, und ein Kunststoffgehäuse für den Streifen besteht, wobei das Gehäuse einen QR-Code trägt. Der QR-Code ist angepasst, um einen Benutzer zu einer Webseite mit einem Download-Link für eine Smartphone-App zu leiten, wobei die App die Testlinien liest und die quantitativen Ergebnisse zur Interpretation an den Benutzer zurücksendet, was ein reproduzierbares Auslesen von LFIA-Ergebnissen durch genau dieses Smartphone erlaubt.The technical aim of the described embodiments is therefore to provide an effective method for sample pretreatment, in particular for fat and protein depletion of breast milk samples. Another aim is to provide reliable selection criteria for a membrane material suitable as an LFIA strip and a method for plasma pretreatment, in particular of nitrocellulose. Furthermore, it is an object of the invention to provide a system comprising an LFIA kit consisting of a filter adapted to a pipette for receiving a fixed amount of the filtered sample and a plastic housing for the strip, the housing carries a QR code. The QR code is adapted to direct a user to a webpage with a download link for a smartphone app, where the app reads the test lines and sends the quantitative results back to the user for interpretation, resulting in a reproducible readout of LFIA- Results allowed by exactly this smartphone.
Ein Strichcodeleser, der angepasst ist, um einen Strichcode auf dem Test/der Testverpackung zu lesen, wird angewendet, um in dem Portal vorliegende Eichkurvendaten abzurufen. Zur Nachverfolgbarkeit von Ergebnissen wird ein Benutzer-Login vorgeschlagen. Benutzer müssen sich in die App einloggen, und ihre Ergebnisse werden nach dem Einloggen mit ihrem eigenen Account verbunden.A bar code reader adapted to read a bar code on the test / test package is used to retrieve calibration curve data present in the portal. A user login is suggested for the traceability of results. Users need to log into the app and their results will be linked to their own account after logging in.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Nitrocellulosestreifen bis zu 4 unterschiedliche Testlinien (T-Linien) umfassen, d. h. als Multiplex-Assay ausgestaltet sein. Daher können vorteilhafterweise bis zu 4 unterschiedliche Tests gleichzeitig durchgeführt und aufgezeichnet werden. Zum Beispiel können unter Verwendung eines einzigen Streifens vier Antibiotika aus unterschiedlichen Gruppen (z. B. Makrolide, Fluorchinolone und Penicilline) gleichzeitig in der Probe detektiert werden. Daher wurden zum Beispiel mittels Spotting auf einem Streifen 3 Verbindungen (Azithromycinkonjugat, Ciprofloxacinkonjugat und Amoxicillinkonjugat) auf der NC-Membran als Testlinien (siehe
Eine vorgeschriebene Zeit (z. B. 10 min), die verstreichen muss, bevor Benutzer ein Testergebnis aufzeichnen können (ein während der Entwicklung verfügbares Überspring-Merkmal), wird aufgenommen, um die Benutzerfreundlichkeit zu unterstützen und die Wahrscheinlichkeit von falsch-negativen und falsch-positiven Ergebnisse zu reduzieren. Das Lesen der Ergebnisse unter Verwendung der Smartphone-App hilft, korrekte diagnostische Werte in einer häuslichen Umgebung zu erhalten.A prescribed time (e.g. 10 minutes) that must pass before users can record a test result (a skip feature available during development) is included to aid ease of use and the likelihood of false-negatives and false - reduce positive results. Reading the results using the smartphone app helps to get correct diagnostic values in a home setting.
Die App (d. h. die mobile Anwendung, auch als mobile App bezeichnet, ist ein Computerprogramm oder eine Software-Anwendung, die ausgestaltet ist, um auf einem Mobilgerät wie beispielsweise einem Telefon, Tablet oder einer Smartwatch zu laufen) enthält eine Datenbank von Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln, die das Stillen beeinträchtigen können. Sie beinhaltet Informationen über die Spiegel solcher Substanzen in der Muttermilch und dem Blut des Säuglings und mögliche unerwünschte Wirkungen auf den gestillten Säugling. Die App hilft, den Stillprozess nachzuverfolgen. Sie kann weiter Begleitinformationen mit Fotos und Videoclips, grundlegende Informationen über und Voraussetzungen für das Stillen (wie wird gestillt, wie wird Muttermilch abgenommen und wie wird sie gelagert, Ernährung während des Stillens usw.) enthalten. Weiterhin erlaubt das Scannen des QR-Codes dem Datenbankverwalter, die Website- und App-Aktivität durch passende Software-Tools erfolgreich nachzuverfolgen.The app (ie the mobile application, also referred to as a mobile app, is a computer program or software application that is designed to run on a mobile device such as a phone, tablet or a smart watch) contains a database of drugs and nutritional supplements that can affect breastfeeding. It contains information about the levels of such substances in breast milk and the infant's blood and possible adverse effects on the breastfed infant. The app helps to track the breastfeeding process. It can also contain accompanying information with photos and video clips, basic information about and requirements for breastfeeding (how to breastfeed, how is breast milk taken and how it is stored, nutrition during breastfeeding, etc.). Scanning the QR code also allows the database administrator to successfully track website and app activity using suitable software tools.
Die Auswahl und Modifikation der Membranen in dem Saugkissen und der Membranen der Streifen in der Lateral-Flow-Vorrichtung wurden in einer Weise optimiert, dass sie mit der Muttermilchgrundsubstanz zurechtkommen. Die Viskosität der Muttermilch ist eine wichtige Eigenschaft, die die Strömungsgeschwindigkeit stark beeinflusst. Wie wir beobachtet haben, können Membranen mit einer langsameren Strömungsgeschwindigkeit den Unterschied der Fluidviskosität wirksamer unterscheiden als Membranen mit einer schnelleren Strömungsgeschwindigkeit. Die Membranen erzeugten die folgenden kapillaren Aufstiegszeiten für eine 4 cm-Trennstrecke entlang der Membran: CNPC 8 µm: 220 sec, CNPC 12 µm: 110 sec, CNPH 150 µm: 90-150 sec von MDI (www.mdimembrane.com). Für eine Trennstrecke von 12 mm auf der LFIA-Vorrichtung beträgt der Zeitunterschied zwischen Trennzeiten für Muttermilch und entionisiertes Wasser etwa 5 sec auf CNPC 8 µm, 8 sec auf CNPC 12 µm und 13 sec auf 150 CNPH. Eine CNPC 8 µm-Membran ist zu langsam. Der CNPH 150 µm-Typ ohne Plasmabehandlung ergab eine große Aufnahme für die T-Linie (wobei mittels Spotting BSA-Konjugat auf die Testlinie aufgebracht wurde, vgl.
Es wurde eine Plasmabehandlung in Ammoniak und Ammoniak-Wasserstoff-Mischungen für eine CNPC-12 µm-Membran (
BEISPIELEEXAMPLES
Beispiel 1 - Präparation des ProbenaufnahmeschwammsExample 1 - Sample Collection Sponge Preparation
Ein Polyesterschwamm wie in
Beispiel 2 - Präparation des Probenvorbehandlungsfilters AExample 2 - Preparation of the sample pretreatment filter A
Es wurden Filter für die Probenvorbehandlung, d. h. Zell-, Protein- und Fettabreicherung, aus dem obersten Teil zweiteiliger 10 ml-Luer-Slip-Spritzen (BD Difco™ Discardit™) durch Abschneiden ihres vorderen Endes mit einem scharfen Messer präpariert (vgl.
Beispiel 3 - Präparation des Probenvorbehandlungsfilters BExample 3 - Preparation of the sample pretreatment filter B
Anders als in Beispiel 2 wurde anstelle der Graphenoxidfolie eine Polycarbonat-Track-Etch-Membran (Whatman® Nuclepore™) mit einer Porengröße von 12,0 µm zwischen den zwei Glasmikrofaserfiltern mit einer Porengröße von 1,0 µm und 1,2 µm verwendet.Unlike in Example 2, instead of the graphene oxide film, a polycarbonate track-etch membrane (Whatman® Nuclepore ™) with a pore size of 12.0 μm was used between the two glass microfiber filters with a pore size of 1.0 μm and 1.2 μm.
Beispiel 4 - Präparation des Probenvorbehandlungsfilters CExample 4 - Preparation of the sample pretreatment filter C
Anders als in Beispiel 2 wurde anstelle der Graphenoxidfolie eine Schicht von etwa 0,5-0,8 mm „Single Layer Graphene Oxide Flake“, H-Verfahren (www.acsmaterial.com/single-layer-graphene-oxide-h-method-1001.html) zwischen den zwei Glasmikrofaserfiltern mit einer Porengröße von 1,0 µm und 1,2 µm verwendet.Unlike in Example 2, instead of the graphene oxide film, a layer of about 0.5-0.8 mm “Single Layer Graphene Oxide Flake”, H method (www.acsmaterial.com/single-layer-graphene-oxide-h-method -1001.html) is used between the two glass microfiber filters with a pore size of 1.0 µm and 1.2 µm.
Beispiel 6 - Filtration von Diclofenac-dotierten MuttermilchprobenExample 6 - Filtration of Diclofenac Spiked Breast Milk Samples
Gemäß einem praktischen Beispiel 5 wurde gemäß der Tabelle unten eine Fett- und Proteinabreicherung durch Filtration von Original-Muttermilchproben, die mit Diclofenac dotiert waren, durchgeführt. Die Proben wurden gravimetrisch mit unterschiedlichen DCF-Konzentrationen dotiert (siehe Tabelle). Die Proben wurde bei -20 °C bis zu ihrer Analyse gelagert oder bei 4 °C bis zu ihrer Analyse innerhalb von 3 Tagen gelagert.
Die Ernährung einer Frau kann die Zusammensetzung ihrer Muttermilch beeinflussen; die Zusammensetzung verändert sich dynamisch innerhalb eines Füttervorgangs, mit der Tageszeit, im Verlauf des Stillens und zwischen Müttern und Populationen. Normalerweise enthält reife menschliche Muttermilch 3 %-5 % Fett, 0,8 %-0,9 % Protein, 6,9 %-7,2 % Kohlenhydrate, berechnet als Lactose, und 0,2 % Mineralstoffe, ausgedrückt als Asche. Ihr Energiegehalt beträgt 60-75 kcal/100 ml. Der Fettspiegel in der Muttermilch wird nach dem Röse-Gottlieb-Verfahren (International Dairy Federation. 1987. Milk. Determination of fat content - Röse Gottlieb gravimetric method, IDF, Brüssel, Belgien) bestimmt. In dieser Arbeit beträgt ein niedriger Fettspiegel ≤ 2 % und ein hoher Spiegel ≥ 5 %.A woman's diet can affect the composition of her breast milk; the composition changes dynamically within a feeding process, with the time of day, during breastfeeding and between mothers and populations. Normally, mature human breast milk contains 3% -5% fat, 0.8% -0.9% protein, 6.9% -7.2% carbohydrates, expressed as lactose, and 0.2% minerals, expressed as ash. Their energy content is 60-75 kcal / 100 ml. The fat level in breast milk is determined using the Röse-Gottlieb method (International Dairy Federation. 1987. Milk. Determination of fat content - Röse Gottlieb gravimetric method, IDF, Brussels, Belgium) . In this study, a low fat level is ≤ 2% and a high level is ≥ 5%.
Die Proben wurden mit unterschiedlichen DCF-Konzentrationen dotiert und dann zur Einstellung auf den relevanten Bestimmungsbereich des LC-MS/MS-Verfahrens in Milli-Q-Wasser verdünnt. Eine Verdünnung der Probe von bis zu 1 : 50 beeinträchtigte die Rückgewinnung nicht. Vielmehr scheint eine geringere Verdünnung (1 : 2) die Rückgewinnung für DCF-Konzentrationen zu verschlechtern, vielleicht aufgrund der Bestimmungsgrenze (LOD) von LC-MS/MS, die 5-10 µg/l beträgt (siehe Probe Nr. 7 mit einer DCF-Konzentration unter 5 µg/l). Bei einem hohen Fettspiegel (jedoch < 10 % Fett) der Muttermilch wird empfohlen, die Probe für das LC-MS/MS-Verfahren mindestens 1 : 2 zu verdünnen, um eine Verunreinigung des chromatographischen Systems zu vermeiden.The samples were spiked with different DCF concentrations and then diluted in Milli-Q water to adjust to the relevant determination range of the LC-MS / MS method. Dilution of the sample up to 1:50 did not affect the recovery. Rather, a lower dilution (1: 2) seems to worsen the recovery for DCF concentrations, perhaps due to the limit of quantification (LOD) of LC-MS / MS, which is 5-10 µg / l (see sample no. 7 with a DCF Concentration below 5 µg / l). If breast milk has a high fat level (but <10% fat), it is recommended to dilute the sample for the LC-MS / MS method at least 1: 2 in order to avoid contamination of the chromatographic system.
Die primären monoklonalen Maus-Anti-DCF-IgG-Antikörper wurden freundlicherweise von Prof. Dr. Dietmar Knopp (Technische Universität München) bereitgestellt. Als Markierung wurden 40 nm Goldnanopartikel (BioReady™ 40 nm Carboxyl Gold, Produktnummer AUXR40) verwendet. Sie wurden von NanoComposix (https://nanocomposix.com/) erhalten. Diese GNP sind mit einer eng gebundenen Monoschicht funktionalisiert, die endständige funktionelle Carbonsäuregruppen enthält, die durch EDC/NHS-Chemie aktiviert werden können. Es wurden Carboxyloberflächen verwendet, um freie Aminogruppen von Antikörpern kovalent an die Oberfläche der Partikel zu binden. Als Markierung wurden carboxylmodifizierte gefärbte Mikrokügelchen (Estapor®) von Millipore (Produktnummer K1-030) verwendet. Auch latexbasierte Mikrokügelchen mit einer Größe von 0,3 µm wurden verwendet. Die Antikörper wurden mittels EDC/NHS-Chemie kovalent an die Oberfläche von carboxyliertem Latex gebunden.The primary mouse anti-DCF IgG monoclonal antibodies were kindly provided by Prof. Dr. Dietmar Knopp (Technical University of Munich) provided. 40 nm gold nanoparticles (BioReady ™ 40 nm Carboxyl Gold, product number AUXR40) were used as marking. They were obtained from NanoComposix (https://nanocomposix.com/). These GNP are functionalized with a tightly bound monolayer containing terminal functional carboxylic acid groups that can be activated by EDC / NHS chemistry. Carboxy surfaces have been used to covalently attach free amino groups from antibodies to the surface of the particles. The marker used was carboxyl-modified colored microspheres (Estapor®) from Millipore (product number K1-030). Latex-based microspheres with a size of 0.3 µm were also used. The antibodies were covalently attached to the surface of carboxylated latex using EDC / NHS chemistry.
Die verwendete Nitrocellulose (NC)-Membran war Laminattyp 150 CNPH von MDI (www.mdimembrane.com), behandelt in einem Plasma. Ihre charakteristischen Parameter sind wie folgt:The nitrocellulose (NC) membrane used was laminate type 150 CNPH from MDI (www.mdimembrane.com) treated in a plasma. Their characteristic parameters are as follows:
PHYSIKALISCHE TESTSPHYSICAL TESTS
FUNKTIONELLE TESTSFUNCTIONAL TESTS
ABMESSUNGSTESTSDIMENSION TESTS
Das Material für die Trägerschicht, auf der unterschiedliche Teile des Lateral-Flow-Immunoassays (NC-Membran, Saugkissen und Probenkissen) installiert sind (unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffs), war PVC (Polyvinylchlorid).The material for the carrier layer on which different parts of the lateral flow immunoassay (NC membrane, absorbent pad and sample pad) are installed (using a suitable adhesive) was PVC (polyvinyl chloride).
Die Plasmabehandlungseinrichtung für die NC-Membran besteht hauptsächlich aus einem Glasreaktor mit einer nichtsymmetrischen Elektrodenkonfiguration. Die von einem Industriegenerator bereitgestellte Niederfrequenzleistung (50-75 kHz) ist kapazitiv an die Elektrode vom Plattentyp gekoppelt. Die NC-Membran mit der PVC-Trägerschicht (58 x 260 mm) wird auf den geerdeten Zylinder aufgelegt. Die Echtzeit der Exposition des Polymers wird aus der Gesamtdauer der Plasmaentladung und der Plasmabreite auf der Membran berechnet. Für eine Plasmabehandlungsgesamtdauer von 1 s ist die berechnete Echtzeit gleich 0,03 s. Das Gas wird durch Massenflusssteuerungen (MKS Instruments, Inc.) eingeleitet und der Druck wird mit einem kapazitiven Messgerät von MKS überwacht.The plasma treatment equipment for the NC membrane mainly consists of a glass reactor with a non-symmetrical electrode configuration. The low frequency power (50-75 kHz) provided by an industrial generator is capacitively coupled to the plate-type electrode. The NC membrane with the PVC carrier layer (58 x 260 mm) is placed on the grounded cylinder. The real time exposure of the polymer is calculated from the total duration of the plasma discharge and the plasma width on the membrane. For a total plasma treatment time of 1 s, the calculated real time is 0.03 s. The gas is introduced through mass flow controllers (MKS Instruments, Inc.) and the pressure is monitored with an MKS capacitive meter.
Die allgemeine Struktur der verwendeten LFIA-Streifen und die geometrischen Eigenschaften der in dem LFIA verwendeten Kissen sind in
Praktische Ergebnisse, die unter Verwendung des beschriebenen LFIA für die DCF-Detektion in Muttermilch erhalten wurden, sind in der Tabelle unten angegeben.
Zusammenfassend können einige Aspekte der hierin beschriebenen Ausführungsformen kurz wie folgt beschrieben werden:
- 1. Wir beanspruchen ein Verfahren zur Analyse von Muttermilch von einem Subjekt durch einen Laien;
- 2. Wir beanspruchen, dass pharmazeutische Rückstände und Verunreinigungen in einer Brustmilchprobe sensitiv bestimmt werden können;
- 3. Wir beanspruchen eine technische Maßnahme, mit der die Probe behandelt wird, um die Freisetzung des Analyten von einem Bindungsprotein oder einem Bindungsagens zu vereinfachen;
- 4. Wir beanspruchen, dass Graphenoxid verwendet wird, um die Antigenbindung an in dem LFIA-Streifen verwendete Partikel zu reduzieren;
- 5. Wir beanspruchen eine Plasmabehandlung der Nitrocellulosemembran, die einen gleichmäßigen Probenstrom auf dem Nitrocellulosesubstrat bereitstellt;
- 6. Wir beanspruchen die Verwendung eines auf der Gehäuseoberseite oder -unterseite aufgedruckten oder angebrachten QR-Strichcodes, der dem Teststreifen einen einzigartigen Code zur Verwendung zuweist und den Download der Smartphone-App zum Lesen und zur Ergebnisauswertung und -übertragung an einen Hosting-Service initiiert;
- 7. Wir beanspruchen eine Gehäuseoberseite, auf der zwei oder mehr erweiterte Vertiefungen zur Verarbeitung mehrerer Proben untergebracht sind;
- 8. Wir beanspruchen, dass das Subjekt, von dem die Muttermilch stammt, ein Mensch oder ein beliebiges anderes laktierendes Säugetier ist;
- 9. Wir beanspruchen als Träger für die Antikörper einen Goldnanopartikel, doch es kann auch ein Quantenpunkt, ein Kern/Hülle-Polymer oder ein Polymer/Kieselerde-Partikel oder ein metallorganischer Gerüstpartikel sein;
- 10. Wir beanspruchen die Verwendung von Antikörpern, die den Analyten (Pharmazeutika- oder Schadstoffmolekül) binden;
- 11. Wir beanspruchen eine Lateral-Flow-Testvorrichtung zur Verwendung in Kombination mit einem Probensammler für Muttermilch;
- 1. We claim a method of analysis of breast milk from a subject by a layperson;
- 2. We claim that pharmaceutical residues and impurities can be determined sensitively in a breast milk sample;
- 3. We claim a technical measure by which the sample is treated in order to facilitate the release of the analyte from a binding protein or a binding agent;
- 4. We claim that graphene oxide is used to reduce antigen binding to particles used in the LFIA strip;
- 5. We claim a plasma treatment of the nitrocellulose membrane which provides a uniform sample flow on the nitrocellulose substrate;
- 6. We claim the use of a QR barcode printed or affixed to the top or bottom of the housing, which assigns the test strip a unique code for use and initiates the download of the smartphone app for reading and for result evaluation and transmission to a hosting service ;
- 7. We claim a top side of the housing which accommodates two or more enlarged wells for processing multiple samples;
- 8. We claim that the subject from whom the breast milk is obtained is a human being or any other lactating mammal;
- 9. We claim a gold nanoparticle as a carrier for the antibodies, but it can also be a quantum dot, a core / shell polymer or a polymer / silica particle or an organometallic framework particle;
- 10. We claim the use of antibodies that bind the analyte (pharmaceutical or pollutant molecule);
- 11. We claim a lateral flow test device for use in combination with a sample collector for breast milk;
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf verschiedene illustrative Ausführungsformen und Beispiele erläutert. Diese Ausführungsformen und Beispiele sollen den Umfang der Erfindung, der durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist, nicht einschränken. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, können die hierin beschriebenen Ausführungsformen auf unterschiedlichem Wege implementiert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Verschiedene in den Ausführungsformen beschriebene Merkmale, Aspekte und Funktionen können mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden.The present invention has been explained with reference to various illustrative embodiments and examples. These embodiments and examples are not intended to limit the scope of the invention, which is defined by the claims and their equivalents. As will be apparent to those skilled in the art, the embodiments described herein can be implemented in various ways without departing from the scope of the invention. Various features, aspects and functions described in the embodiments can be combined with other embodiments.
Claims (15)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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SE541349C2 (en) | 2017-12-01 | 2019-07-30 | Aji Pallikunnel Mathew | Double-layered cellulose nanofiber material, method of manufacturing, membranes, and use thereof |
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